DE2101615C3

DE2101615C3 - Circuit arrangement for sampling and comparing voltage values

Info

Publication number: DE2101615C3
Application number: DE19712101615
Authority: DE
Inventors: Gerad Balma Lasborde; Bricard Pierre St.-Michel-sur-Orge Petit (Frankreich)
Original assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Current assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-14
Publication date: 1976-03-04

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Abtasten und Vergleich von Spannungswerten, bei der in einer Abtastperiode eine analoge Eingangsspannung einem Verstärker zum Aufladen eines Kondensators zugeführt wird, und in einer anschließenden Vergleichsperiode die Spannung am Kondensator mit einer Bezugsspannung in einem Komparator verglichen wird, und Schalter zum wechselweisen Umschalten der Eingangs- üi»:' Bezugsspannung vorgesehen sind.The invention relates to a circuit arrangement for sampling and comparing voltage values in which an analog input voltage to an amplifier for charging a capacitor in one sampling period is supplied, and in a subsequent comparison period, the voltage across the capacitor with a Reference voltage is compared in a comparator, and switch for alternating switching of the Input üi »: 'reference voltage are provided.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt sind; die analoge Eingangsspannung Vx, die sich gegebenenfalls ändert, wird im Laufe aufeinanderfolgender Zyklen abgetastet und in Ziffern umgewandelt. Jeder Zyklus ist in zwei aufeinanderfolgende Perioden unterteilt. Während der ersten Periode, nämlich der Abtastperiode, wird die einem Nachbildungsverstärker 1, der die Verstärkung 1 und keine Drift aufweist, zugeführte Spannung V, übertragen, indem sie einen Kondensator 3 lädt. Der Schalter 2 ist hierbei geschlossen.There are already known circuit arrangements as shown schematically in Fig. 1; the analog input voltage Vx, which may change, is sampled in the course of successive cycles and converted into digits. Each cycle is divided into two consecutive periods. During the first period, namely the sampling period, the voltage V applied to a replica amplifier 1, which has a gain of 1 and no drift, is transmitted by charging a capacitor 3. The switch 2 is closed here.

Während der zweiten Periode, nämlich der Vergleichsperiode, wird die Spannung des Kondensators 3 dem Verstärkerkomparator4 in dem gleichen Zeitpunkt wie die Bezugsspannung Vl zugeführt, die von einem Netzwerk 5 erzeugt wird, das als Maßstabsnetzwerk bezeichnet wird. Der Komparator 4 steuert die aufeinanderfolgenden Änderungen der von dem Maßstabsnetzwerk abgegebenen Spannung. Diese Änderungen ermöglichen die Durchführung der Codierung. Am Ausgang S erscheint die aus einer Reihe von Ziffern bestehende Zahl, die der analogen Spannung V₁ entspricht.During the second period, namely the comparison period, the voltage of the capacitor 3 is fed to the amplifier comparator 4 at the same point in time as the reference voltage Vl which is generated by a network 5, which is referred to as the scale network. The comparator 4 controls the successive changes in the voltage output by the scale network. These changes allow the coding to be carried out. The number consisting of a series of digits appears at the output S which corresponds to _{the analog voltage V 1.}

Der Kondensator 3 ist von dem Eingang des Komparators 4 (der mit dem Ausgang des Nachbildungsverstärkers 1 verbunden sein kann) nach Masse geschaltet. Der einzige Schalter 2 hat zwei Stellungen, die jeweils der Abtastperiode (geschlossener Schalter) und der Vergleichsperiode (offener Schalter) entsprechen. In einer ähnlichen, bekannten Schaltungsanordnung (US-PS 31 58 759) ist ebenfalls der Kondensator nach Masse geschaltet und sind mehrere Schalter zum wechselweisen Umschalten der Eingangs- und Bezugsspannung vorgesehen. The capacitor 3 is from the input of the comparator 4 (the one with the output of the simulation amplifier 1 can be connected) switched to ground. The only switch 2 has two positions, which respectively correspond to the sampling period (closed switch) and the comparison period (open switch). The capacitor is also in a similar, known circuit arrangement (US Pat. No. 3,158,759) connected to ground and several switches are provided for alternately switching the input and reference voltage.

Die bekannte Anordnung erfordert, wie bereits erwähnt wurde, eine Verstärkung zweckmäßigerweise der Größe 1, die ohne Drift ist, und hat darüber hinaus die folgenden Nachteile:As already mentioned, the known arrangement expediently requires reinforcement of size 1, which has no drift, and also has the following disadvantages:

Der Speicherkondensator darf sich während der Codierung nicht entladen. Dies führt dazu, daß der Komparator eine große Eingangsimpedanz aufweist.The storage capacitor must not discharge during the coding. This leads to the Comparator has a large input impedance.

Der Schalter darf die Ladung des Speicherkondensators im Moment seiner Öffnung nicht stören. Er muß eine gute Trennung zwischen dem Verstärker und dem Speicherkondensator bewirken, wenn er nicht mehr geschlossen ist. Für die Art der durchzuführenden Maßnahmen ist ein elektronischer Schalter vorgesehen, der beispielsweise aus einem Feldeffekttransistor besteht. Dieser weist notgedrungen Störkapazitäten auf, die sich auf den Ausgang des Schalters übertragen können und während der Vergleichsperiode Änderungen der Ausgangsspannung des Verstärkers 1 und am Beginn der Vergleichsperiode Änderungen der Stcuerspannung des Schalters bewirken.The switch must not interfere with the charging of the storage capacitor when it is opened. He must cause a good separation between the amplifier and the storage capacitor when it is no longer closed is. An electronic switch is provided for the type of measures to be carried out, which consists, for example, of a field effect transistor. This inevitably has disruptive capacities, which can be transferred to the output of the switch and changes during the comparison period the output voltage of the amplifier 1 and at the beginning of the comparison period changes in the control voltage of the switch.

Bei einem Feldeffekttransistor als Schalter ist die Fehlergröße, die durch die Änderungen der zweiten Art hervorgerufen werden, eine Funktion der Differenz zwischen V_x (Spannung der Steuerelektrode des geschlossenen Schalters) und der Spannung der Steuerelektrode bei offenem Schalter.In the case of a field effect transistor as a switch, the size of the error caused by the changes of the second type is a function of the difference between V _x (voltage of the control electrode of the closed switch) and the voltage of the control electrode when the switch is open.

Wenn man den Fehler des Meßbereichs auf l%o für die Ladung des Speicherkondensators begrenzen will, welcher Fehler durch eine Änderung der Steuer/Abfluß-Elektrodenkapazität von 1,5 pF verursacht wird, ist es nötig, einen Speicherkondensator von wenigstens 4500 pF zu verwenden. Wenn man den Fehler, der durch die Qiiellen/Abf!;iße!ektrodenkapazität von etwa 3 pF verursacht wird, in der gleichen Größenordnung begrenzen will, ist es nötig, einen Speicherkondensator von wenigstens 300 pF zu verwenden. Entsprechende Fehlerquellen treten auch auf, wenn ein andersgearteter Schalter verwendet wird.If you want to limit the error of the measuring range to 1% o for the charge of the storage capacitor, which error is caused by a change in control / drain electrode capacitance of 1.5 pF is it necessary to use a storage capacitor of at least 4500 pF. When you get rid of the bug caused by the Eliminate / waste; eat electrode capacity of about 3 pF is caused, in the same order of magnitude, it is necessary to use a storage capacitor of at least 300 pF to be used. Corresponding sources of error also occur if a different type of Switch is used.

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Außerdem ist ein Operp.'ionsverslärker, der mit einer Gegenkopplungsschleife versehen ist, um eine Verstärkung 1 zu erhalten, im allgemeinen nicht in der Lage, einen ausreichenden Strom zu liefern. In der Praxis ist es nötig, ihm einen Treiber nachzuschalten, der den Ladestrom des Speicherkondensators liefert.In addition, there is an Operp.'ionslärker, who with a Negative feedback loop is provided to obtain a gain of 1, generally not able to to provide sufficient electricity. In practice, it is necessary to connect a driver after it that supports the Provides charging current of the storage capacitor.

Ferner ist eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden (DT-OS 19 39 058), bei der nur ein Verstärker benötigt wird, während aber andererseits ein viel größerer Schaltungsaufwand für die Signalspeicherung und Umschaltung erforderlich ist. Ferner muß der Verstärker mit einer Stabilisierung versehen sein.Furthermore, a circuit arrangement has been proposed (DT-OS 19 39 058) in which only one amplifier is required, while on the other hand a much larger circuit complexity for the signal storage and switching is required. Furthermore, the amplifier must be provided with a stabilization.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu beseitigen und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist.The invention is based on the object of eliminating the disadvantages mentioned and a circuit arrangement to create that has a simple structure.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verstärker, der Kondensator und der Komparator, der das Vorzeichen der Cröße »Eingangsspannung minus Bezugsspannung« bestimmt, fest in Reihe geschaltet sind, daß die Schalter zum Umschalten der Eingangs- und Bezugsspannung in an sich bekannter Weise am Eingang des Verstärkers vorgesehen sind und daß ein während der Abtastperiode geschlossener Schalter zwischen dem Verbindungspunkt des Kondensators mit dem Komparator und Masse geschaltet ist.The stated object is achieved according to the invention in that the amplifier, the capacitor and the Comparator, which determines the sign of the quantity »input voltage minus reference voltage«, fixed in Are connected in series that the switch for switching the input and reference voltage in per se known Way are provided at the input of the amplifier and that a closed during the sampling period Switch is connected between the connection point of the capacitor with the comparator and ground.

Es wurde festgestellt, daß es möglich ist, einen Verstärker zu verwenden, der nicht genau ein Nachbildungsverstärker ist, d. h. nicht unbedingi die Verstärkung 1 aufweist, wenn während der Vergleichsperiode des Analog/Digital-Umsetzer die Bezugsspannung dem Eingang des Verstärkers zugeführt wird, die erwähnte Information jedoch noch dem Komparator zwecks Vergleich mit den Bezugsspannungen zugeführt wird.It has been found that it is possible to use an amplifier that is not exactly one Replica enhancer, i. H. does not necessarily have the gain 1 if during the comparison period of the analog / digital converter, the reference voltage is fed to the input of the amplifier, the However, the information mentioned is still fed to the comparator for the purpose of comparison with the reference voltages will.

Um diese Ergebnisse zu erhalten, werden der Verstärker, der Speicherkondensator und der Komparator, ohne Zwischenschaltung eines Schalters in d'esen Informationsweg, in Reihe geschaltet. Die Einrichtungen, die die nötigen Umschaltungen entsprechend den beiden Perioden bewirken, bestehen aus wenigstens einem Umschalter, der den Eingang des Verstärkers steuert, und einem Kurzschlußschalter, der zwischen die Verbindung des Speicherkondensators und des Komparators und Masse geschaltet ist. Auf Grund dieser Reihenschaltung und der Tatsache, ciaß die zu codierende Spannung und die Bezugsspannung dem gleichen Eingang des Verstärkers zugeführt werden, der die Reihenschaltung speist, heben sich etwaige Abweichungen gegenseitig auf.To get these results, the amplifier, storage capacitor and comparator, without the interposition of a switch in the same information path, connected in series. The facilities which cause the necessary switchings according to the two periods, consist of at least a changeover switch that controls the input of the amplifier, and a short-circuit switch that connects between the Connection of the storage capacitor and the comparator and ground is connected. Based on these Series connection and the fact that the voltage to be coded and the reference voltage are the are fed to the same input of the amplifier that feeds the series circuit, any deviations are canceled out each other up.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der F i g. 2 bis 4 beispielsweise erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with reference to FIGS. 2 to 4 explained for example. It shows

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines Analog/Digital-Abtastcodierers gemäß der Erfindung,2 shows a basic circuit diagram of an analog / digital sampling encoder according to the invention,

F i g. 3 und 4 Schaltbilder zweier Ausführungsformen des Codierers gemäß der Erfindung.F i g. 3 and 4 circuit diagrams of two embodiments of the encoder according to the invention.

In Fig. 2 sind identische Elemente oder solche mit analoger Funktion wie in Fig. I mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Anordnung sind der Verstärker 1, der Kondensator 3 und der Komparator 4 ohne Zwischenschaltung irgendeines Schalters direkt in Reihe geschaltet.In Fig. 2 are identical elements or those with function analogous to that in FIG. In this arrangement, the Amplifier 1, capacitor 3 and comparator 4 without the interposition of any switch directly in Connected in series.

Der Schalter 2 ist vom Ausgang des Komparator, der zugleich der Ausgang des Verstärkers ist, im Nebenschluß nach Masse geschaltet. Der Verstärker kann einen beliebigen Verstärkungsfaktor aufweisen, es ist jedoch einfacher, ihn so auszubilden, daß er nahe 1 ist und seine Drift ohne Einfluß ist, denn er wird sowohl von den zu codierenden Spannungen Vx wie auch von den Bezugsspannungen Vt des Mebbereichsnetzwerks (nicht dargestellt, wird von dem Komparator gesteuert) durchlaufen.The switch 2 is from the output of the comparator, the at the same time the output of the amplifier is shunted to ground. The amplifier can have any gain, but it is easier to make it close to unity and its drift has no influence, because it is determined both by the voltages Vx to be coded and by the reference voltages Vt of the measuring range network (not shown, controlled by the comparator) run through.

Am Eingang des Verstärkers 1 sind zwei Schalter 6' und 6 vorgesehen, von denen der eine geschlossen ist, wenn der andere offen ist und umgekehrt, um die zu codierende Spannung Vx bzw. die Bezugsspannung Vl zuzuführen.At the input of the amplifier 1 two switches 6 'and 6 are provided, one of which is closed when the other is open and vice versa, in order to supply the voltage Vx to be coded or the reference voltage Vl .

Während der Abtastperiode sind die Schalter 6' und 2 geschlossen. Der Kondensator 3 lädt sich auf die Spannung V» auf und speichert somit diese Spannung (gegebenenfalls mit einer Verschiebung und einer Verstärkung).During the sampling period, switches 6 'and 2 are closed. The capacitor 3 charges on the Voltage V »and thus saves this voltage (possibly with a shift and a Reinforcement).

Während der Codierperiode bzw. genauer gesagt während der Vergieichsperiode sind die Schalter 6' und 2 offen, und der Schalter 6 ist geschlossen. Der Kondensator 3 behält die gleiche Ladung, jedoch ändert sich die Ausgangsspannung des Verstärkers f in Abhängigkeit von der Größe der Vergleichspannung Vl (mit der gleichen Verschiebung und Verstärkung wie während der Abtastperiode von Vx). During the coding period or, more precisely, during the comparison period, switches 6 'and 2 are open and switch 6 is closed. The capacitor 3 retains the same charge, but the output voltage of the amplifier f changes depending on the magnitude of the comparison voltage Vl (with the same shift and gain as during the sampling period of Vx).

Somit wird eine Vl- V_x proportionale Spannung auf den Eingang des Komparators 4 gegeben, der dazu bestimmt ist, die Polarität dieser Eingangsspannung anzuzeigen.Thus, a voltage proportional to Vl-V _x is applied to the input of the comparator 4, which is intended to indicate the polarity of this input voltage.

Bei dieser Anordnung ist der Verstärker 1 r.ur eine einfache Impedanzanpaßeinrichtung (nicht mehr ein Operationsverstärker), sein Aufbau kann daher einfacher sein als bei der bekannten Anordnung. Er kann ohne Gefahr eines Hangenbleibens eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweisen und kann sehr schnell sein. (Der Verstärker mit einer Verstärkung von genau 1, der in der bekannten Anordnung verwendet wird, kann praktisch nur durch einen Verstärker mit einer hohen Rückkopplungsverstärkung verwirklicht werden. Die Ansprechzeit dieser Anordnung bleibt relativ groß.)With this arrangement, the amplifier 1 is only a simple impedance matching device (no longer a Operational amplifier), its structure can therefore be simpler than with the known arrangement. He can have a low output impedance without the risk of getting stuck and can be very fast being. (The amplifier with a gain of exactly 1, which is used in the known arrangement, can practically only be realized by an amplifier with a high feedback gain. The response time of this arrangement remains relatively long.)

Wenn man in der Praxis eine Ausgangsimpedanz von 10 Ω und eine Impedanz von 30 Ω für den Schalter in Betracht zieht, kann der Verstärker in drei Mikrosekunden eine Speicherkapazität von 1OnF laden.In practice, if you have an output impedance of 10 Ω and an impedance of 30 Ω for the switch in Considering that the amplifier can load a storage capacity of 10nF in three microseconds.

Außerdem sind bei der Schaltung der Fig. 2 die Fehlergrößen infolge der obenerwähnten Störkapazitäten (Steuer-/Abflußelektrode und Quellen-/Abflußelektrode, wenn der Schalter ein Feldeffekttransistor ist) stark vermindert. Wenn man die Fehlergrößen des Schalters 2 der F i g. 1 und des Schalters 2 der F i g. 2 vergleicht, verursacht letzterer keine Änderungen der Funkiionsspannung Vx, sondern nur eine konstante Fehlergröße infolge der Änderung des Potentials seiner Steuerelektrode von Masse auf ein Potential, das dem offenen Zustand dieses Schalters entspricht. Der Schalter 6' der Fig. 2 verursacht keine Fehlcrgröße infolge der Änderung der Steuerspannung, denn man steuert ihn so, daß er etwas später öffnet und schließt als der Schalter 2. Außerdem ist die Fehlerspannung infolge einer Änderung von Vr vernachlässigbar, da die Impedanz des Maßstabnetzwerkes klein ist gegen die Impedanz, die durch die Abfluß-ZQuellenelektrodenstörkapazität des Schalters6' gebildet wird.In addition, in the circuit of FIG Error sizes as a result of the above-mentioned interference capacitances (control / drainage electrode and source / drainage electrode, if the switch is a field effect transistor) is greatly reduced. If you consider the error sizes of the Switch 2 of FIG. 1 and switch 2 of FIG. 2 compares, the latter causes no changes in the functional voltage Vx, but only a constant one Error size as a result of the change in the potential of its control electrode from ground to a potential that corresponds to the corresponds to the open state of this switch. The switch 6 'of Fig. 2 does not cause any error size as a result of the change in the control voltage, because it is controlled so that it opens and closes a little later than the switch 2. In addition, the error voltage due to a change in Vr is negligible since the The impedance of the scale network is small compared to the impedance created by the drain / source electrode interference capacitance of the switch 6 'is formed.

Da der Komparator nurmehr um einen Arbeitspunkt arbeitet, nämlich die Masse, ist es nurmehr nötig, Fehler zu berücksichtigen, die eine schlechte Ansprechlinearität des Komparators verursachen könnten.Since the comparator only works around one operating point, namely the mass, it is only necessary to make an error which could cause poor response linearity of the comparator.

Zwar weisen die Eingangsschalter 6' und 6 Eingangskapazitäten auf, jedoch verursacht ihre Wirkung keinen Fehler und beschränkt sich darauf, den Aufbau der Spannungen V₁ und Vi. zu verzögern (dies läßt sich inAlthough the input switches 6 'and 6 have input capacitances, their effect does not cause any errors and is limited to the build-up of the voltages V ₁ and Vi. to delay (this can be done in

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einem bestimmten Maß beseitigen), also die Funktionsgeschwindigkeit der Anordnung zu vermindern.a certain amount), i.e. the speed of operation to reduce the arrangement.

Zur Verwirklichung des Schemaprinzips der Fig. 2 kann man z. B. die Schallung der F i g. 3 verwenden, die sich auf einen relativ langsamen Abtastcodierer mit hoher Genauigkeit, der bis zu 10 Bits liefert, bezieht.To implement the schematic principle of FIG. 2 you can z. B. the sounding of the F i g. 3 use that refers to a relatively slow, high accuracy scan encoder delivering up to 10 bits.

Bei der Ausführungsform gemäß der F i g. 3 ist der Eingang des Verstärkers 1 an zwei MOS-Transistoren angeschlossen, die die Schalter 6 und 6' bilden. Am Eingang des Verstärkers befindet sich ein Feldeffekttransistor 7, der an seiner Steuerelektrode die Eingangssignale empfängt und über die Widerstände 8 bzw. 9 zwischen den Betriebsspannungen +12 V und — 12 V liegt. Der Emilter/Basisübergang eines pnp-Transistors 10 liegt im Nebenschluß zu dem Widerstand 8. Die Anode einer Diode 11 ist mit dem Kollektor des Transistors 10 und deren Kathode ist mit der Quellenelektrode des Transistors 7 verbunden. Die Reihenschaltung eines pnp-Transistors 12 und eines Widerstands 13 ist im Nebenschluß zu dem Widerstand 9 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 10 ist durch eine Diode 14 mit der Basis des Transistors 12 verbunden, die über einen Widerstand 15 mit der Betriebsspannung —12 V und über eine: Diode 16 mit Masse verbunden ist.In the embodiment according to FIG. 3, the input of the amplifier 1 is connected to two MOS transistors which form the switches 6 and 6 '. At the input of the amplifier there is a field effect transistor 7, which receives the input signals at its control electrode and is between the operating voltages +12 V and -12 V via the resistors 8 and 9, respectively. The Emilter / base junction of a pnp transistor 10 is shunted to the resistor 8. The anode of a diode 11 is connected to the collector of the transistor 10 and its cathode is connected to the source electrode of the transistor 7. The series connection of a pnp transistor 12 and a resistor 13 is shunted to the resistor 9. The collector of the transistor 10 is connected by a diode 14 to the base of the transistor 12 , which is connected to the operating voltage -12 V via a resistor 15 and to ground via a diode 16.

Der gemeinsame Punkt A der Quellenelektrode des Transistors 7, der Kathode der Diode 11 und des Emitters des Transistors 12 sind mit der einen Seite des Kondensators 3 verbunden, dessen andere Seite mit dem Eingang eines Komparators und mit einem Schalter 2 in der gleichen Weise wie in F i g. 2 verbunden ist. Im Falle der F i g. 3 ist dieser Schalter ein Feldeffekttransistor, der durch Anlegen ein>er Spannung an seiner Steuerelektrode mittels einer Diode 17 gesteuert werden kann, die von einem Kondensator 18 überbrückt wird. Die Steuerelektrode ist über einen Widerstand 23 mit Masse verbunden.The common point A of the source electrode of the transistor 7, the cathode of the diode 11 and the emitter of the transistor 12 are connected to one side of the capacitor 3, the other side of which to the input of a comparator and to a switch 2 in the same way as in FIG F i g. 2 is connected. In the case of FIG. 3, this switch is a field effect transistor which can be controlled by applying a voltage to its control electrode by means of a diode 17 which is bridged by a capacitor 18. The control electrode is connected to ground via a resistor 23.

Diese Anordnung ist so ausgebildet, daß der Eingangsverstärker gegenüber dem Maßstabsnetzwerk bzw. der Quelle des zu codierenden Signals einen großen Eingangswiderstand aufweist.This arrangement is designed so that the input amplifier opposite the scale network or the source of the signal to be coded has a large input resistance.

Der Abtast- und Codierzyklus ist in zwei Perioden unterteilt, nämlich die Abtastperiode und die Vergleichsperiode, die beide im wesentlichen gleich lang sind. Im Laufe der Abtastperiode beruht die Funktionsweise der Anordnung auf den relativen Werten der abzutastenden analogen Spannung und der in dem Speicherkondensator im Anfangszustand gespeicherten Spannung (entsprechend einer anderen zu codierenden Eingangsgröße oder eines anderen Abtastpunktes der gleichen zu codierenden Eingangsgröße).The sampling and coding cycle is divided into two periods, namely the sampling period and the comparison period, both of which are essentially the same length. The mode of operation is based on the sampling period the arrangement on the relative values of the analog voltage to be sampled and that in the Storage capacitor in the initial state stored voltage (corresponding to another to be coded Input variable or another sampling point of the same input variable to be coded).

Es sei zunächst angenommen, daß die abzutastende analoge Spannung kleiner ist als die in dem Speicherkondensator im Anfangszustand gespeicherte Spannung. In diesem Fall ist der Transistor 7 und auch der Widerstand 9 gesperrt, die Basis des Transistors 12 liegt im wesentlichen auf Massepotential, und der Transistor 12 leitet und bildet somit für den Kondensator 3 einen Entladekreis geringer Impedanz. Der Widerstand 13 hat eine geringe Größe im Gegensatz zu dem Widerstand 9, der den Ruhestrom in dem Feldeffekttransistor 7 und dem Transistor 10 abgrenzen soll. Nimmt man den umgekehrten Zustand an, so leitet der Transistor 7 und der Strom, der durch den Widerstand 8 fließt, bewirkt eine solche Vorspannung des Transistors 10, daß sich der Kondensator 3 auflädt.It is initially assumed that the analog voltage to be sampled is smaller than the voltage stored in the storage capacitor in the initial state. In this case, the transistor 7 and also the resistor 9 are blocked, the base of the transistor 12 is essentially at ground potential, and the transistor 12 conducts and thus forms a low-impedance discharge circuit for the capacitor 3. The resistor 13 has a small size in contrast to the resistor 9, which is intended to delimit the quiescent current in the field effect transistor 7 and the transistor 10. If the opposite state is assumed, the transistor 7 conducts and the current which flows through the resistor 8 causes the transistor 10 to be biased in such a way that the capacitor 3 is charged.

Im Laufe der Vergleichsperiode werden die Schalter 6' und 2 gesperrt, und die Spannung Vi. wird durch den offenen Schalter 6 übertragen.During the comparison period, switches 6 'and 2 are blocked, and voltage Vi. is transmitted through the open switch 6.

Dieser Abtastcodierer arbeitet genau, da er kein Element aufweist, das einen Linearitätsfehler verursachen kann, mit Ausnahme der Spannungen Vi. selbst,This scanning encoder is accurate because it has no element capable of causing linearity error except for voltages Vi. self,

ίο und die Abweichungen werden ausgeglichen. Die Vorrichtung arbeitet relativ langsam, da das Maßstabsnetzwerk die Störkapazitäten der beiden Schalter 6' und 6 und die Eingangskapazität des Verstärkers aufladen muß. Der Kondensator 3 kann um so höher gewähltίο and the deviations are compensated. the Device works relatively slowly because the scale network, the interference capacitances of the two switches 6 'and 6 and has to charge the input capacitance of the amplifier. The capacitor 3 can be chosen to be higher

is werden, je niedriger der Codierrhythmus ist. Zum Beispiel kann man bei 100 kBits eine Kapazität von 10⁵ pF wählen. Die Fehler infolge der Störkapazitäten des Eingangs sind nun vernachlässigbar.The slower the coding rhythm is. For example, a capacity of 10 ⁵ pF can be selected for 100 kBits. The errors due to the interference capacitance of the input are now negligible.

F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Abtastcodierers, der schneller arbeitet als der vorherige und bei dem Elemente, die denen der F i g. 3 gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und die gleiche Aufgabe erfüllen. Diese Anordnung unterscheidet sich von der vorherigen nur dadurch, daß der Transistor 7 durch einen Doppelfeldeffekttransistor 19-20 ersetzt ist. Die Umschaltung von einer Periode auf die nächste wird in diesem Fall dadurch bewirkt, daß durch Anlegen entsprechender Spannungen an die Dioden 21 und 22 der eine oder der andere Transistor 19 und 20 leitet.F i g. FIG. 4 shows another embodiment of a scanning encoder which operates faster than the previous one and which uses elements similar to those of FIGS. 3 are the same, are provided with the same reference numerals and perform the same task. This arrangement differs from the previous one only in that the transistor 7 is replaced by a double field effect transistor 19-20. The switching from one period to the next is effected in this case in that one or the other transistor 19 and 20 conducts by applying appropriate voltages to the diodes 21 and 22.

Während der Abtastperiode leiten die Schalter 6' und 2, an der Diode 21 liegt eine Spannung von +6 V und an der Diode 22 eine Spannung von —2 V. Der Transistor 19 leitet, und der Transistor 20 ist gesperrt. Der Kondensator 3 lädt sich auf.During the sampling period, the switches 6 'and 2 conduct, a voltage of +6 V is applied to the diode 21 and a voltage of -2 V to the diode 22. The transistor 19 conducts and the transistor 20 is blocked. The capacitor 3 charges up.

Während der Vergleichsperioden sind die Schalter 6' und 2 gesperrt, an der Diode 21 liegt eine Spannung von — 2 V und an der Diode 22 eine Spannung von +6 V. Der Transistor 19 ist gesperrt, und der Transistor 20 leitet. Die Spannung Vl wird übertragen. In diesem Fall hat das Maßstabsnetzwerk nurmehr die Eingangskapazität des Verstärkers und die Kapazität der Diode zi laden, d. h. etwa 1OpF.During the comparison periods the switches 6 'and 2 are blocked, a voltage of -2 V is applied to the diode 21 and a voltage of +6 V to the diode 22. The transistor 19 is blocked and the transistor 20 conducts. The voltage Vl is transmitted. In this case, the scale network only has the input capacitance of the amplifier and the capacitance of the diode zi load, ie about 10pF.

Der Doppelverstärker 19-20 spielt demnach zugleich die Rolle des Umschalters der Eingangsspannung. DeiThe double amplifier 19-20 therefore also plays the role of the switch for the input voltage. Dei

MOS-Transistor 6' dient ausschließlich dazu, wenn die; nötig ist, die zu codierende Spannung Vx von den· Steuerkreis der Diode 21 zu trennen, wenn diese leitet.MOS transistor 6 'is used only when the; it is necessary to disconnect the voltage Vx to be coded from the control circuit of the diode 21 when it is conducting.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht au Analog/Digital-Bewertungscodierer beschränkt. Sie is dann anwendbar, wenn es nötig ist, eine analogi Spannung abzutasten, danach mit einer Bezugsspan nung zu vergleichen, z. B. zur Signalgebung oder zu Auslösung eines Alarms, um eine Zeitamplitudenumset zung durchzuführen ( Vl ist hierbei eine am Anfang eine Reihenfolge veränderbare Spannung), und gegebenen falls eine Taktimpulszählung folgen soll (Analog/Digi tal-Stufencodierer). In diesem Fall weist der Abtastco dierer einen Taktgeber und einen den Taktgeber mi einem Zähler verbindenden Eingang auf, und de Komparator steuert die Auslösung und den Stop de Zählers, der die Taktimpulse erhält.The application of the invention is not limited to analog / digital weighting encoders. It can be used when it is necessary to sample an analog voltage and then compare it with a reference voltage, e.g. B. for signaling or triggering an alarm to carry out a Zeitamplitudenumset tion ( Vl is a voltage that can be changed at the beginning of a sequence), and if necessary a clock pulse counting should follow (analog / Digi tal-level encoder). In this case, the scanning encoder has a clock and an input connecting the clock with a counter, and the comparator controls the triggering and stopping of the counter, which receives the clock pulses.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

21 Ol patent claims:

1. Circuit arrangement for scanning and comparing voltage values, in which an S Sampling period an analog input voltage to an amplifier for charging a capacitor is supplied, and in a subsequent comparison period the voltage across the capacitor is compared with a reference voltage in a comparator, and switches for alternating Switching of the input and reference voltage are provided, characterized in that that the amplifier (1), the capacitor (3) and the comparator (4), which is the sign of the size "Input voltage minus pull-out voltage" determines that the switches are permanently connected in series (6, 6 ') for switching the input and reference voltage in a known manner at the input of the amplifier (1) are provided and that a switch which is closed during the sampling period (2) between the connection point of the capacitor (3) with the comparator (4) and ground is switched.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the amplifier is one of 1 has different gain factor.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized by means to the reference voltage to be supplied in coded form, which are controlled by the comparator (4).

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Comparator (4) controls the passage and blocking of pulses from a clock go out, which acts on an input that is connected to the clock and a counter is switched on.

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the The input element of the amplifier consists of a double amplifier stage (19, 20), the inputs of which each connected to a diode (21, 22) and used in sequence as an amplifier and switch works.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized by a switch (6 ') which is the analog Input voltage feeds to one of the two parts of the input double amplifier stage (19, 20).

7. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the input element of the Amplifier is a field effect transistor.

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